本文選題：富有機(jī)質(zhì)頁巖　切入點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特征　出處：《東北大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著世界范圍內(nèi)對天然氣日益增長的需求和常規(guī)天然氣資源的日益減少,頁巖氣做為重要的非常規(guī)戰(zhàn)略性補(bǔ)充能源,其勘探和開發(fā)顯得日益重要和急迫。富有機(jī)質(zhì)頁巖致密、低滲,既是頁巖氣成氣的源巖,又是頁巖氣賦存的儲層巖石,頁巖氣在其中的賦存、運(yùn)移機(jī)理與常規(guī)天然氣有所不同。截止目前,中國頁巖氣勘探開發(fā)仍處于初期階段,其根本原因在于中國系統(tǒng)、深入的頁巖氣開采機(jī)理研究還非常薄弱。頁巖氣的基礎(chǔ)研究是勘探開發(fā)快速發(fā)展所必須的理論保證,在中國頁巖氣勘探快速起步的今天,富有機(jī)質(zhì)頁巖氣體運(yùn)移機(jī)理的系統(tǒng)研究對頁巖氣工業(yè)的發(fā)展具有極其重要的意義。以湘西下寒武統(tǒng)牛蹄塘組富有機(jī)質(zhì)頁巖作為研究對象,利用多種試驗(yàn)手段,觀察和描述了富有機(jī)質(zhì)頁巖不同尺度下裂隙、孔隙結(jié)構(gòu)特征；開展了不同層理角度頁巖的力學(xué)特性試驗(yàn)研究；并開展了三軸條件下頁巖吸附性能和膨脹變形的試驗(yàn)研究,揭示了頁巖吸附膨脹變形隨氣體壓力和吸附量的變化規(guī)律及各向異性特征；最后,考慮工程實(shí)際中頁巖氣儲層的壓力邊界條件,開展了背壓條件下頁巖滲透率試驗(yàn)研究,揭示了不同有效應(yīng)力和偏應(yīng)力下頁巖滲透率的演化規(guī)律；根據(jù)上述試驗(yàn)研究成果,基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和孔隙彈性理論,建立了頁巖滲透率模型,揭示了吸附和有效應(yīng)力對頁巖滲透率演化的競爭性影響。取得的主要結(jié)論如下：(1)頁巖小孔和大孔的比例不平衡,對于牛蹄塘組頁巖而言納米孔隙中直徑小于5.89nm的孔隙對孔隙體積和比表面積的貢獻(xiàn)起主導(dǎo)地位。(2)頁巖表現(xiàn)出較好的脆性特征,其強(qiáng)度和波速存在各向異性特性。高脆性礦物成分較高是頁巖脆性變形和脆性破壞的礦物成分內(nèi)因；其內(nèi)部成層黃鐵礦顆粒沉積、堅(jiān)硬顆粒和層狀薄片交替存在的結(jié)構(gòu)是頁各向異性特征的結(jié)構(gòu)內(nèi)因。(3)定圍壓條件下,頁巖的孔隙體積隨注氣壓力增加呈增加的趨勢,頁巖內(nèi)游離氣體所占總氣體含量的比例隨氣體壓力的增加之增加。頁巖吸附態(tài)甲烷的等溫曲線服從Langmuir方程,吸附曲線和解吸曲線之間存在遲滯現(xiàn)象。定圍壓條件下,頁巖巖心中的大孔擴(kuò)散系數(shù)隨注氣壓力的增加而增加,小孔擴(kuò)散系數(shù)則呈相反的趨勢。(4)吸附態(tài)甲烷引起的頁巖吸附膨脹應(yīng)變?yōu)長angmuir型曲線,與注氣量之間表現(xiàn)為正相關(guān)線性關(guān)系。吸附與解吸試驗(yàn)所對應(yīng)的頁巖變形也存在滯回現(xiàn)象,應(yīng)變滯回量隨著壓力的降低而增加。頁巖變形具有各向異性的特征,應(yīng)變各向異性系數(shù)隨氣體壓力的增加表現(xiàn)為增加的趨勢。(5)頁巖滲透率隨圍壓增大而降低,體積應(yīng)變隨圍壓增大逐漸增加。頁巖滲透和圍壓引起的變形存在各向異性特征。頁巖中納米孔隙主導(dǎo)地位使得低孔隙壓力條件下氣體在頁巖中的運(yùn)移存在滑脫現(xiàn)象。頁巖滲透率在偏壓加載初期呈現(xiàn)降低的趨勢,在接近破壞時(shí),滲透率才逐漸開始增加。(6)在頁巖氣開采初期,有效應(yīng)力對頁巖滲透率的影響起著主導(dǎo)作用；而在生產(chǎn)過程后期,解吸的影響起主導(dǎo)作用。頁巖氣儲層巖石滲透率隨時(shí)間的推移和氣體壓力的降低表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE31

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1591036